المنطقة المتأثرة بالحرارة في الليزر واللحام

HAZ في القص بالليزر

القص بالليزر سريع وموضعي، لذلك HAZ ضيقة، عادة 0.1-0.3 mm في الحديد الأسود والستانلس حتى سمك 6 mm، وتتسع إلى 0.3-0.6 mm في لوح فوق 15 mm حيث يلزم مدخل حرارة أكبر. في الحديد الأسود نادراً ما تؤثر HAZ الضيقة على الأداء الميكانيكي. في الستانلس ستيل، يمكن أن تُظهر HAZ المجاورة لحافة مقصوصة بالليزر شريطاً رفيعاً من لون أكسيد الكروم المتغير (لون قش فاتح إلى أزرق في القص بمساعدة النيتروجين، أو أكسيد أغمق في القص بمساعدة الأكسجين)، وهو تجميلي غالباً ويمكن إزالته بالتخليل أو التجليخ الخفيف إن كان المظهر مهماً.

الألومنيوم لديه توصيل حراري عالٍ، لذا تتبدد الحرارة بسرعة وتكون HAZ المرئية ضيقة جداً، أقل من 0.2 mm، رغم أن حافة القص يمكن أن تُظهر تخشناً طفيفاً في الحبيبات يقلل الصلادة السطحية قليلاً جداً عند الحافة مباشرة -- غير مهم عادة لتطبيقات الكوابيل والكبائن.

HAZ في اللحام

اللحام يضخ حرارة أكبر بكثير في القطعة لفترة أطول من القص بالليزر، لذلك HAZ أوسع وتأثيرها الميكانيكي أهم. في لحامات الحديد الأسود بالأرجون (TIG) أو MIG، تمتد HAZ عادة 2-8 mm من خط الانصهار حسب مدخل الحرارة وسمك اللوح، وتُظهر نمو حبيبات يقلل المتانة قليلاً لكن نادراً ما يسبب مشكلة وظيفية في الحديد الإنشائي.

في الصلب السبائكي المعالج حرارياً مثل 42CrMo4، يمكن لـ HAZ أن تفقد موضعياً الصلادة المكتسبة من التبريد والمراجعة، وتنخفض من صلادة كاملة 40-45 HRC إلى 20-25 HRC قرب اللحام مباشرة ما لم يُعالَج الوصلة حرارياً بعد اللحام. في الألومنيوم المُصلَّب بالترسيب مثل 6061-T6، تفقد HAZ نحو 30-40% من قوة الخضوع مقارنة بالخامة الأساسية ولا تستعيدها بالكامل بدون معالجة حرارية محلولة كاملة وشيخوخة معاد إجراؤها، وهو أمر نادراً ما يكون عملياً في قطعة ملحومة نهائية.

التحسس (Sensitisation) في لحامات الستانلس

عندما يُحفظ ستانلس 1.4301 (304) بين 450 و850 °C أثناء اللحام، يمكن أن يتحد الكروم مع الكربون عند حدود الحبيبات في HAZ، مما يستنزف موضعياً الكروم المتاح لتكوين طبقة الأكسيد الواقية ويخلق شريطاً معرضاً للتآكل قرب اللحام -- مشكلة تُسمى التحسس. هذا يهم أكثر في القطع الستانلس بالبيئات الرطبة أو الغنية بالكلوريدات مثل المواقع الساحلية الخليجية أو تطبيقات الغذاء والغسيل.

استخدام 1.4404 (316L) منخفض الكربون بدلاً من 304 القياسي، والتحكم في مدخل حرارة اللحام، وتخميل أو تخليل اللحام النهائي يقلل هذا الخطر. للتطبيقات الحرجة من ناحية التآكل قرب الساحل، تحديد 316L بدلاً من 304 وطلب تخليل بعد اللحام هو الإجراء المخفف القياسي.

التحكم في تأثيرات HAZ في التصميم والطلب

لقطع الحديد الأسود الإنشائية، نادراً ما تكون HAZ الناتجة عن اللحام مصدر قلق تصميمي ولا حاجة لإجراءات خاصة لتطبيقات الكوابيل والهياكل النموذجية. لقطع الصلب السبائكي المقسى التي يجب لحامها، حدد معالجة حرارية بعد اللحام أو صمم اللحام بعيداً عن المنطقة المقساة الحرجة للحمل، مستخدماً وصلة مبرشمة أو مكبوسة بدلاً من ذلك حيث أمكن.

للحامات الألومنيوم الإنشائية من 6061-T6، كبّر اللحام أو أضف دعامة لتعويض فقدان القوة الموضعي، لأن الوصلة لن تطابق قوة الخامة الأصلية بدون دورة معالجة حرارية إعادة كاملة نادراً ما تُجرى على التجميعات النهائية.

التطبيقات

التسعير ومدة التنفيذ

التحكم في HAZ يدخل في ثلاثة محركات تكلفة: اختيار العملية (القص بالليزر بمساعدة النيتروجين يترك حافة أنظف وأقل أكسدة في الستانلس من القص بمساعدة الأكسجين، بعلاوة تكلفة معتدلة)، والمعالجة اللاحقة (التخليل أو التخميل أو تجليخ الحافة لإزالة تغير لون HAZ يضيف رسماً لكل قطعة أو دفعة)، والمعالجة الحرارية (تخفيف الإجهاد بعد اللحام أو المراجعة على الصلب السبائكي تضيف 2-5 أيام عمل). القطع القياسية المقصوصة بالليزر والملحومة بدون معالجة HAZ خاصة تُشحن ضمن نطاق 3-8 أيام عمل المعتاد للعملية؛ القطع التي تحتاج معالجة حرارية بعد اللحام أو تخليلاً تضيف 2-5 أيام عمل.

الأسئلة الشائعة